Исследователи обнаружили, что в цепи страха мозга основными «посланниками» являются не нейротрансмиттеры, а нейропептиды. Это открытие может привести к разработке более эффективных обезболивающих и методов лечения состояний, связанных со страхом, таких как тревога и посттравматическое стрессовое расстройство.
Исследования в области нейропептидов: новые открытия для медицины
Команда учёных из Института Солка () разработала два новых инструмента, которые позволяют наблюдать и манипулировать высвобождением нейропептидов в мозге живых мышей. Эти инструменты помогают понять роль нейропептидов в цепи страха и могут привести к созданию новых методов лечения.
Нейропептиды играют важную роль в коммуникации между нейронами мозга. Однако до недавнего времени их роль оставалась неясной из-за отсутствия подходящих инструментов для изучения их поведения у животных.
Новое исследование, опубликованное в научном журнале Cell, показало, что в цепи опасности нейропептиды, а не нейротрансмиттеры, являются основными «посланниками». Это открытие может привести к разработке более эффективных обезболивающих или новых методов лечения состояний, связанных со страхом.
«Нам ещё многое предстоит узнать о нейропептидах, но, к счастью, в Солке у нас есть наследие работы лауреата Нобелевской премии Роджера Гиймена, чтобы подчеркнуть их важность и поддержать наше открытие», — говорит старший автор Сунг Хан (Sung Han).
Команда Хана создала два генетически закодированных инструмента для мониторинга и подавления высвобождения нейропептидов из нервных окончаний. Они считают, что эти новые инструменты значительно продвинут область исследований нейропептидов, и их открытие роли нейропептидов в обработке страха — это только начало.
Для того чтобы обрабатывать информацию в окружающей среде и реагировать на неё, информация должна путешествовать по нашему телу и мозгу. Эти сигналы отправляются и принимаются нейронами, которые образуют организованные цепи, направляющие информацию туда, куда ей нужно направиться. Нейроны общаются друг с другом, отправляя и получая молекулы, такие как нейротрансмиттеры и нейропептиды.
Нейропептиды обычно считаются нейромодуляторами, которые помогают и модулируют действие основных нейротрансмиттеров. Однако первые пионеры, такие как Роджер Гиймен (Roger Guillemin), предположили, что нейропептиды сами могут выступать в качестве основных передатчиков.
Эта концепция не была тщательно проверена из-за отсутствия инструментов для визуализации и управления их высвобождением у животных. Команда Солка приступила к исследованию нейропептидов с целью разработки новых инструментов, позволяющих лучше понять их роль в цепях мозга.
Чтобы целенаправленно воздействовать на нейропептиды, команда Хана воспользовалась одной из их уникальных характеристик: в то время как нейротрансмиттеры упакованы в небольшие сферы, называемые синаптическими везикулами, нейропептиды упакованы в большие плотные сердцевинные везикулы. Разработав биохимические инструменты для воздействия на эти крупные везикулы, они создали нейропептидные сенсоры и инструменты-глушители.
Датчик помечает большие везикулы с плотным ядром белками, которые светятся, когда они высвобождаются из нервного окончания, что позволяет исследователям наблюдать за высвобождением нейропептидов в реальном времени. Глушитель специфически разрушает нейропептиды в крупных везикулах с плотным ядром, показывая, что происходит в мозге, когда нейропептиды отсутствуют.
«Мы создали новый способ отслеживания перемещения и функционирования нейропептидов в мозге живых животных», — говорит Донг-Иль Ким (Dong-Il KimRoger Guillemin), первый автор исследования и научный сотрудник лаборатории Хана.
«Эти инструменты помогут нам лучше понять нейропептидные цепи мозга и позволят нейробиологам исследовать вопросы, на которые раньше было трудно ответить».
Используя недавно разработанный нейропептидный сенсор и глушитель вместе с существующими сенсорами и глушителями для глутамата (самого распространённого нейротрансмиттера в мозге), исследователи изучили, как нейропептиды и глутамат ведут себя на живых мышах, когда они испытывали слабый раздражитель — ровно настолько, чтобы стимулировать контур страха в мозге.
Они обнаружили, что во время стимула высвобождались нейропептиды, но не глутамат. Более того, подавление высвобождения нейропептидов уменьшило поведение страха у мышей, но подавление глутамата не дало никакого эффекта.
К удивлению и радости Хана, эта схема страха в стволе мозга опиралась на нейропептиды в качестве основных молекул-посланников, а не на глутамат. Кроме того, их результаты подтверждают продолжающееся исследование PACAP — нейропептида, который модулирует паническое расстройство.
«Эти новые инструменты и открытия являются важным шагом на пути к лучшей разработке неврологических лекарств», — заключает Хан. «Мы обнаружили, что несколько нейропептидов упакованы вместе в один пузырь и высвобождаются одновременно под действием болевого стимула для функционирования в этом контуре страха, что заставило нас задуматься».
